[發明專利]高速連續運動中的機械臂系統多任務協同與信息同步方法

有效

• 申請號: 202110367859.6
• 申請日: 2021-04-06
• 公開（公告）號: CN113064708B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 賈文川;王鈺;馬書根;袁建軍;孫翊;蒲華燕;鮑晟;張曉龍
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G06F9/48
• 分類號: G06F9/48
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種高速連續運動中的機械臂系統多任務協同與信息同步方法，其特征在于：

所述機械臂系統包含機械臂硬件子系統和機械臂軟件子系統；

所述機械臂硬件子系統包含機械臂本體裝置、機械臂控制器和外部傳感器裝置；所述機械臂控制器包含通信總線接口；所述外部傳感器裝置與所述機械臂控制器間通過所述通信總線接口建立通信連接，所述外部傳感器裝置高速周期化地感知采樣并發送傳感數據，其感知采樣與傳感數據發送頻率由用戶預先設定；所述外部傳感器裝置的具體形式包括空間多維力傳感器，所述空間多維力傳感器安裝于所述機械臂本體裝置的末端；

所述機械臂軟件子系統運行于所述機械臂控制器之上；所述機械臂軟件子系統包含機械臂操作系統、機械臂應用程序集，和數據存儲中心；所述通信總線接口由所述機械臂操作系統負責管理，所述機械臂操作系統包含通信數據緩沖區，該緩沖區用于高速地存儲從所述通信總線接口中獲得的傳感數據SensorData；所述機械臂應用程序集包含傳感器數據讀取模塊、機械臂工作數據快速獲取模塊、數據同步匹配模塊；所述傳感器數據讀取模塊周期化地從所述通信數據緩沖區中讀取所述傳感數據SensorData，若獲取到有效數據則將當前時刻記為傳感數據獲取時間全局值nG_ClockSync_F，并將其存儲至同步數據緩沖區，所述同步數據緩沖區包括機械臂工作數據子緩沖區nG_WorkDataBuf、傳感數據子緩沖區nG_SensorDataBuf、同步時間子緩沖區nVClockBuf；所述機械臂工作數據快速獲取模塊用于快速計算獲取與機械臂實際工作任務直接關聯的機械臂工作數據WorkData，若獲取到有效數據則將當前時刻記為工作數據獲取時間值ClockSync_W；所述數據同步匹配模塊用于將所述傳感數據SensorData和所述機械臂工作數據WorkData進行同步匹配。

2.根據權利要求1所述的一種高速連續運動中的機械臂系統多任務協同與信息同步方法，其特征在于：

所述機械臂應用程序集中的模塊具有不同的實時性需求，隨之對應于不同的程序運行方式；

所述機械臂工作數據快速獲取模塊嵌入于機械臂的主任務程序的循環體中連續執行，從而高速地獲取所述機械臂工作數據，使得具有高速連續特征的機械臂運動任務得以執行和實時監控；所述主任務程序的循環體緊隨軌跡運動指令之后，其循環結束的條件為所述軌跡運動指令對應的實際動作執行完畢；

將所述傳感器數據讀取模塊每次被調用激活并開始運行時的系統全局時間記為T_{f_global}；所述傳感器數據讀取模塊的單次預計執行時長記為T_{f_predict}，該模塊每隔時長T_f被激活執行，按需設定T_f使得T_{f_predict}T_f；若該模塊的單次實際執行時長T_{f_actual}超過了T_f，則當其運行時長等于T_f時，該模塊不會被重復激活執行，而是直至本次運行結束，在此情況下，該模塊下次被激活執行的時刻為T_{f_global}+(n+1)*T_f，n為整數且有n*T_fT_{f_actual}(n+1)*T_f；

所述傳感器數據讀取模塊每隔時長T_f被激活執行的具體方式包括：通過所述機械臂操作系統中包含的時鐘周期化激活執行，和通過其它周期化觸發的條件激活執行。